pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTUpimi-223Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsПРИМЕНЕНИЕ МНОГОКАНАЛЬНОГО ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКОГО ЗОНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В МОДЕЛЯХ ТОПЛИВНЫХ КАССЕТ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВAPPLICATION OF MULTIHOLE PRESSURE PROBE FOR RESEARCH OF COOLANT VELOCITY PROFILE IN NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLIESДмитриевС. М.DmitrievS. M.a.a.dobrov@yandex.ruДобровА. А.DobrovA. A.

Адрес для переписки: Добров А.А. Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, ул. Минина, 24, 603950, г. Нижний Новгород, Россия e-mail: a.a.dobrov@yandex.ru

Address for correspondence: Dobrov A.A. Nizhny Novgorod State Technical Univercity n.a. R.E. Alekseev, Minina st., 24, 603950, Nizhny Novgorod, Russia e-mail: a.a.dobrov@yandex.ru

a.a.dobrov@yandex.ruЛегчановМ. А.LegchanovM. A.a.a.dobrov@yandex.ruХробостовА. Е.KhrobostovA. E.a.a.dobrov@yandex.ruНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical Univercity n.a. R.E. AlekseevRussian Federation20150912201562188195Copyright © Дмитриев С.М., Добров А.А., Легчанов М.А., Хробостов А.Е., 20152015Дмитриев С.М., Добров А.А., Легчанов М.А., Хробостов А.Е.Dmitriev S.M., Dobrov A.A., Legchanov M.A., Khrobostov A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/223

Разработка интенсификаторов теплои массообмена является важной инженерной задачей при конструировании новых и модернизации существующих тепловыделяющих сборок (ТВС). Такие устройства создают направленный поперечный основному потоку перенос массы теплоносителя. В то же время конструкция интенсификаторов влияет как на перемешивание теплоносителя, так и на гидравлическое сопротивление. Целью работы являлась разработка методики измерения локальных векторов скорости теплоносителя в моделях ТВС с различными перемешивающими решетками. Для решения поставленных задач был изготовлен пневмометрический пятиканальный зонд, проведена его тарировка в однородном потоке воздуха с заданной скоростью при различных углах установки зонда. По результатам тарировки получены численные значения безразмерных комплексов давления в каналах зонда и определена их зависимость от углов набегания воздушного потока. Представленная в статье методика измерения вектора скорости потока воздуха многоканальным пневмометрическим зондом была применена в экспериментальных исследованиях по изучению локальной гидродинамики в тепловыделяющих сборках с перемешивающими решетками. Анализ полученных векторных полей поперечной скорости теплоносителя позволил изучить формирование вторичных вихревых течений за перемешивающими решетками моделей ТВС, а также определить основные закономерности движения теплоносителя. Количественные данные о распределении всех трех проекций вектора скорости потока теплоносителя, полученные с помощью пятиканального зонда, позволили определить величины поперечных скоростей потока в межтвэльных зазорах, а также определить расстояние, на котором происходит затухание процессов перемешивания. 

Development of heat and mass transfer intensifiers is a major engineering task in the design of new and modernization of existing fuel assemblies. These devices create lateral mass flow of coolant. Design of intensifiers affects both the coolant mixing and the hydraulic resistance. The aim of this work is to develop a methodology of measuring coolant local velocity in the fuel assembly models with different mixing grids. To solve the problems was manufactured and calibrated multihole pressure probe. The air flow velocity measuring method with multihole pressure probe was used in the experimental studies on the coolant local hydrodynamics in fuel assemblies with mixing grids. Analysis of the coolant lateral velocity vector fields allowed to study the formation of the secondary vortex flows behind the mixing grids, and to determine the basic laws of coolant flow in experimental models. Quantitative data on the coolant flow velocity distribution obtained with a multihole pressure probe make possible to determine the magnitude of the flow lateral velocities in fuel rod gaps, as well as to determine the distance at which damping occurs during mixing. 

пневмометрический зондлокальная гидродинамикатепловыделяющая сборкаmultihole pressure probelocal hydrodynamicsfuel assemblyМинистерство образования и науки Российской ФедерациMinistry of Education and Science of the Russian FederationReferencesДмитриев, С.М. Основное оборудование АЭС / С.М. Дмитриев [и др.]. – Минск : Вышэйшая школа. – 2015.Dmitriev S.M., Zverev D.L., Byh O.A., Panov Ju.K., Sorokin N.M., Farafonov V.A. Osnovnoye oborudovaniye AES [Basic equipment of Nuclear Power Plants]. Minsk, Vyshejshaya shkola Publ., 2015. 288 p. (in Russian).Марков, П.В. Интенсификация перемешивания в ТВС водоохлаждаемых реакторов сотовыми перемешивающими решетками / П.В. Марков // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2012. – № 1. – С. 117–125.Markov P.V. [Mixing intensification in water-cooled reactor fuel assemblies with honeycomb mixing grid]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenij. Yadernaya energetika, 2012, no. 1, pp.117–125 (in Russian).Крапивцев, В.Г. Организация конвективного переноса в пучке твэлов за сотовыми решетками для водоводяных энергетических реакторов / В.Г. Крапивцев, В.И. Солонин, С.И. Цирин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2011. – № 4. – С. 7–12.Krapivtsev V.G., Solonin V.I., Tsirin S.I. [Organization of convective transport in the rod bundle behind honeycomb grids for VVER]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenij. Mashinostroyeniye, 2011, no. 4, pp. 7–12 (in Russian).Самойлов, О.Б. Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / О.Б. Самойлов [и др.] // Патент RU 2383954 от 15.09.2008.Samoilov O.B., Romanov A.I., Kaydalov V.B., Falkov A.A., Simanovskaya I.E., Kostritsyn V.A., Evstigneev I.V. Peremeshivayuschaya reshiotka teplovydelyayuschej sborki yadernogo reaktora [Mixing grid for fuel assembly of nuclear reactor]. Patent RF № RU 2383954, 2008.Самойлов, О.Б. Экспериментальные исследования теплотехнических характеристик ТВСА с перемешивающими решетками / О.Б. Самойлов [и др.] // Атомная энергия. – 2014. – Т.116. – Вып.1. – С. 11–15.Samoilov O.B., Kupriyanov A.V., Falkov A.A., Shipov D.L., Molodtsov A.A., Luk’yanov V.E. Experimental investigation of the heat-engineering characteristics of TVSA fuel assemblies with mixing lattices. Atomic Energy, 2014, vol. 116, no. 1, pp.14–19.Перепелица, Н.И. Дистанционирующие решетки с локальными завихрителями для тепловыделяющих сборок PWR / Н.И. Перепелица // Атомная техника за рубежом. – 2006. – № 1. – С.3–7.Perepelitsa N.I. Spacer grid with local swirlers for PWR fuel assemblies. Atomnaya tekhnika za rubezhom, 2006, no. 1, pp. 3–7 (in Russian).Дмитриев, С.М. Экспериментальные и расчетные исследования гидродинамики и массообмена потока теплоносителя в модели ТВС реактора КЛТ-40С / С.М. Дмитриев [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. – 2013. – № 3. – С. 114–119.Varencov A.V., Dmitriev S.M., Dobrov A.A., Solntsev D.N., Khrobostov A.E. [Experimental and computational studies of coolant hydrodynamics and mass transfer in the fuel assembly of KLT-40S reactor]. Nauchno-tekhnicheskij vestnik Povolzhya, 2013, no. 3, pp. 114–119 (in Russian).Бородин, С.С. Исследования гидродинамических и массообменных характеристик теплоносителя в ТВСА–Альфа реакторов ВВЭР при постановке системы перемешивающих решеток типа «порядная прогонка» / С.С. Бородин [и др.] // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 4–3. – С. 650–652.Borodin S.S., Varencov A.V., Dobrov A.A., Doronkov D.V., Solntsev D.N. [Researches of hydrodynamic and mass transfer characteristics of the coolant in the TVSA-Alpha fuel assembly with system of mixing grids “raw sweep”] Vestnik Nizhegorodskogo universiteta imeni N.I. Lobachevskogo, 2011, no. 4–3, pp. 650–652 (in Russian).Дмитриев, С.М. Исследование массообмена теплоносителя за перемешивающими решетками ТВС реакторов ВБЭР-300 с целью обоснования их эффективности / С.М. Дмитриев [и др.] // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2013. – № 5 (102). – С. 197–205.Dmitriev S.M., Varentsov A.V., Dobrov A.A., Doronkov D.V., Legchanov M.A., Khrobostov A.E. [Researches of coolant mass transfer behind mixing grids in fuel assemblies for reactors VBER-300 in order to substantiate its effectiveness]. Trudy NGTU imeni R.E. Alekseyeva, 2013, no. 5 (102), pp. 197–205 (in Russian).Дмитриев, С.М. Исследования локальной гидродинамики и межъячеечного массообмена потока теплоносителя в районе направляющих каналов тепловыделяющих сборок реакторов PWR / С.М. Дмитриев [и др.] // Промышленная энергетика. – 2013. – № 12. – С. 45–50.Dmitriev S.M., Legchanov M.A., Khrobostov A.E., Varentsov A.V., Doronkov D.V., Dobrov A.A. [Researches of local hydrodynamics and intercell mass transfer of coolant flow in the area of the control rod of PWR fuel assemblies]. Promyshlennaya energetika, 2013, no. 12, pp.  45–50 (in Russian).Дмитриев, С.М. Расчетно-экспериментальные исследования локальной гидродинамики и массообмена потока теплоносителя в ТВС-КВАДРАТ реакторов PWRс перемешивающими решетками / С.М. Дмитриев [и др.] // Теплоэнергетика. – 2014. – № 8. – С. 20–27.Dmitriev S.M., Samoilov O.B., Khrobostov A.E., Varentsov A.V., Dobrov A.A., Doronkov D.V., Sorokin V.D. Combined numerical and experimental investigations of local hydrodynamics and coolant flow mass transfer in KVADRAT-type fuel assemblies of PWR reactors with mixing grids. Thermal Engineering, 2014, vol. 61, issue 8, pp. 558–565.Бородин, С.С. Расчетно-экспериментальные исследования локальных гидродинамических и массообменных характеристик потока теплоносителя в ТВСА реакторов ВВЭР с перемешивающими решетками / С.С. Бородин [и др.] // Тепловые процессы в технике. – 2015. – № 4. – С. 177–182.Borodin S.S., Varentsov A.V., Dobrov A.A., Dmitriev S.M., Pronin A.N., Solntsev D.N., Sorokin V.D., Khrobostov A.E. [Computational and experimental studies of local hydrodynamic and mass transfer characteristics of coolant flow in the TVSA fuel assembly of VVER reactors with mixing grids]. Teplovye processy v tekhnike, 2015, no.  4, pp. 177–182 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.